雙相炭黑在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用-

1、雙相炭黑在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用李愛法,吳來春,蔣 云(杭州朝陽橡膠有限公司,浙江杭州 310018摘要:試驗(yàn)研究雙相炭黑CRX2125在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用。結(jié)果表明,在胎面膠中以雙相炭黑CRX2125等量替代炭黑N134,膠料物理性能基本保持不變,生熱和滾動阻力降低,耐磨性能下降;成品輪胎耐久性能提高,胎冠生熱降低,生產(chǎn)成本略微增大,輪胎燃油經(jīng)濟(jì)性大幅提高。 關(guān)鍵詞:雙向炭黑;全鋼載重子午線輪胎;胎面膠;耐久性能中圖分類號:T Q330.38+1;U 463.341+.3/.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1006-8171(201010-0608-03作者簡介:李愛法

2、(1963-,男,上海人,杭州朝陽橡膠有限公司高級工程師,學(xué)士,主要從事輪胎配方技術(shù)開發(fā)管理工作。高性能輪胎應(yīng)具有低滾動阻力、高耐磨性能和高抗?jié)窕阅?但這3項性能難以兼顧,一般其中一項或兩項性能的改善會引起另兩項或一項性能的損失,因此,這3項性能通常被稱為/魔鬼三角01,2。研制在低滾動阻力、低生熱和高耐磨性能之間達(dá)到平衡的胎面膠,使輪胎成為低耗、安全和長壽命的/綠色輪胎0是各輪胎配方工程師致力攻克的目標(biāo)。從輪胎各部件的滾動損失來看,胎面部位的滾動損失約占輪胎的50%,因此提高胎面膠綜合性能是輪胎達(dá)到高性能化的關(guān)鍵。近年來各種胎面用新型補(bǔ)強(qiáng)填充劑不斷涌現(xiàn),雙相炭黑是炭黑-白炭黑二聚體,能改善

3、橡膠的物理性能,具有常規(guī)橡膠補(bǔ)強(qiáng)填充劑不具備的一些特性。與常規(guī)的炭黑和白炭黑相比,雙向炭黑CRX2125可大大降低膠料的生熱和滾動阻力,卻并未降低傳統(tǒng)炭黑膠料的耐磨性能3。本工作將雙相炭黑CRX2125應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎胎面膠中,對比研究膠料和成品輪胎的性能,以求改善/魔鬼三角0之間的綜合性能4,5,得到相應(yīng)的高性能綠色輪胎。1 實(shí)驗(yàn)111 主要原材料NR,ST R20,泰國產(chǎn)品;雙向炭黑,牌號CRX2125,上?？ú┨鼗び邢薰井a(chǎn)品。112 配方生產(chǎn)配方:NR 100,炭黑N134 50,氧化鋅 3.5,硬脂酸 2,微晶蠟 1.5,防老劑RD 1,防老劑4020 2,防焦劑CTP 0

4、.17,硫黃 1.4,促進(jìn)劑NS 1.3。試驗(yàn)配方中以雙向炭黑等量替代炭黑N134,并加入3份Si69,其余與生產(chǎn)配方相同。113 主要設(shè)備和儀器XK -160型開煉機(jī),無錫第一橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品;1.5L 密煉機(jī),青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品;GK520E 型密煉機(jī),德國克虜伯公司產(chǎn)品;GK255型密煉機(jī),湖南益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品;XLB -T D 型平板硫化機(jī),湖州宏橋橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品;GT -TT CS -T2000-TG 型電子拉力試驗(yàn)機(jī),中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品;M Z -T4061型阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī),江都市明珠試驗(yàn)機(jī)械廠產(chǎn)品;M V2000型門尼粘

5、度儀、M DR2000型硫化儀、RPA2000型檢測儀,美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;Y3000E 型壓縮生熱機(jī),北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品。114 試樣制備小配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段進(jìn)行混煉,一段混煉在1.5L 密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55r #min -1,混煉工藝為:NR1minSi69 1.5m in氧化鋅、硬脂酸、防老劑等2min;一段混煉膠停放2h后,在開煉機(jī)上進(jìn)行二段混煉,混煉工藝為:一段608輪 胎 工 業(yè) 2010年第30卷第10期混煉膠薄通1.5m in硫黃、促進(jìn)劑2min5次后下片。大配合試驗(yàn)?zāi)z料分三段進(jìn)行混煉,一段混煉在GK520E型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為35 r#m in

6、-1,混煉工藝為:NR、炭黑、Si69y壓壓砣30s提壓砣y壓壓砣20s提壓砣y壓壓砣150e段混煉在GK520E型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45r#m in-1,混煉工藝為:一段混煉膠y氧化鋅、硬脂酸、防老劑y壓壓砣30s提壓砣y壓壓砣150e排膠。三段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r#m in-1,混煉工藝為:二段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑y壓壓砣20s提壓砣y壓壓砣20s105e排膠。115性能測試各項性能均按相應(yīng)國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試。2結(jié)果與討論211小配合試驗(yàn)小配合試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1小配合試驗(yàn)結(jié)果項目試驗(yàn)配方生產(chǎn)配方門尼粘度M L(1+4100e6871硫化儀數(shù)據(jù)(15

7、1e60minM L/(dN#m 2.14 1.61t10/min 6.71 5.14硫化膠性能(151e30min邵爾A型硬度/度6466拉斷伸長率/%423423撕裂強(qiáng)度/(kN#m-1160163壓縮疲勞溫升2/e1017100e48h老化后邵爾A型硬度/度7373拉斷伸長率/%399382注:1試驗(yàn)條件為應(yīng)變7%,頻率20H z;2試驗(yàn)條件為沖程 4.45mm,負(fù)荷1M Pa,溫度100e。從表1可以看出,與生產(chǎn)配方相比,試驗(yàn)配方膠料焦燒時間和硫化時間延長,定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率相差不大,壓縮疲勞溫升和滾動阻力(60e時tan D值大幅下降,阿克隆磨耗量有一定增大,但相差不大。

8、老化后,與生產(chǎn)配方相比,試驗(yàn)配方膠料強(qiáng)伸性能下降較小,阿克隆磨耗量稍大。212大配合試驗(yàn)大配合試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致,試驗(yàn)配方與生產(chǎn)配方膠料的硫化特性和物理性能相差不大。表2大配合試驗(yàn)結(jié)果項目試驗(yàn)配方生產(chǎn)配方門尼粘度M L(1+4100e7265硫化儀數(shù)據(jù)(151e60minM L/(dN#m 2.83 2.73t10/min7.07 6.05硫化膠性能(151e30min邵爾A型硬度/度6465拉斷伸長率/%510540撕裂強(qiáng)度/(kN#m-1169159100e48h老化后邵爾A型硬度/度6772拉斷伸長率/%423441注:同表1。21

9、3成品輪胎性能分別采用生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方生產(chǎn)12R22.5 CM922全鋼載重子午線輪胎,并對成品輪胎進(jìn)行耐久性試驗(yàn)和生熱性能試驗(yàn),耐久性試驗(yàn)條件和結(jié)果如表3和4所示。生熱試驗(yàn)條件和結(jié)果如表5所示。從表4和5可以看出,試驗(yàn)輪胎耐久性能和生熱性能均優(yōu)于正常生產(chǎn)輪胎。609李愛法等.雙相炭黑在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用表3耐久性試驗(yàn)條件項目試驗(yàn)階段1234負(fù)荷率/%6684101110試驗(yàn)行駛時間/h7162410注:試驗(yàn)速度為48km#h-1,充氣壓力為830k Pa,額定負(fù)荷為3550kg,第4階段后,每行駛10h負(fù)荷率增加10%,直至輪胎損壞為止。表4成品輪胎耐久性試驗(yàn)結(jié)果項目試驗(yàn)配方

10、生產(chǎn)配方試驗(yàn)結(jié)束時輪胎狀況冠部溝底裂胎肩爆破表5輪胎生熱性能試驗(yàn)條件及結(jié)果項目試驗(yàn)階段12345試驗(yàn)輪胎冠部溫度/e5758596667生產(chǎn)輪胎冠部溫度/e6567637370注:充氣壓力為930kPa,額定負(fù)荷為3550kg。214成本分析(1在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中使用雙向炭黑CRX2125,與生產(chǎn)配方相比,試驗(yàn)配方膠料的硫化時間和焦燒時間延長,物理性能相差不大,耐磨耗性能下降,壓縮疲勞溫升和滾動阻力降低。(2試驗(yàn)輪胎的耐久性能提高,胎冠生熱較正常生產(chǎn)輪胎低,生產(chǎn)成本略有升高,但顯著提高輪胎的燃油經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn):1Liu X,Zhao S H.M eas urem ent of th

11、e cond ensation tempera-ture of nan osilica pow der organically modified by a silan e cou-pling agent its effect evaluationJ.Journal of Applied Poly-mer S cien ce,2008,108(5:3038-3045.2Wang M J,Lu Sharon X,Khaled M ahm ud.Carb on-s ilica dua-lphase filler,a new-gen eration reinforcing agent for rubb

12、er.Part.T ime-temperature su perposition of dynamic proper-ties of carbon-silica-dua-l phase-filled vu lcanizatesJ.J ou rnal of Polymer Science Part B:Polym er Physics,2000,38(9: 1240-1249.3王夢蛟,Kutsovsky Y,張平,等.用雙相填充劑改善輪胎滾動阻力、耐磨性和濕路面防滑性之間的綜合平衡性J.李漢堂譯.橡塑技術(shù)與裝備,2006,32(4:32-39.4W ang M J,Kutsovsk y Y,Z

13、h ang P,e t al.U sing carb on-silicadual phase filler imp rove global com promise berw een rollin g resistance,w ear resis tance an d w et sk id resis tance for tires J.Kautschuk Gu mmi Kunststoffe,2002(1/2:33.5W ang M J,Zhan g P,Khaled M ahmud,e t al.輪胎用新補(bǔ)強(qiáng)材料的發(fā)展J.涂學(xué)忠譯.輪胎工業(yè),2004,24(8:482.收稿日期:2010-0

14、4-26Application of dual phase carbon black in tread compound ofal-l steel TBR tireL I Ai-f a,W U L ai-chun,J I A N G Yun(Hangzh ou S unrise Rubb er Co.,Ltd,H angzhou310018,Ch inaAbstract:The application of dual phase carbo n black in tread co mpo und of al-l steel T BR tire w as investig ated.T he r

15、esults show ed that,by using dual phase carbon black CRX2125instead of carbon black N134by equal w eig ht in tread compound,the physical pro perties of compound changed little, heat build-up and ro lling resistance decr eased,w ear r esistance decreased;the endurance performance of finished tire w as im pro ved,the heat